JPH0159078B2 - - Google Patents

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JPH0159078B2
JPH0159078B2 JP7164085A JP7164085A JPH0159078B2 JP H0159078 B2 JPH0159078 B2 JP H0159078B2 JP 7164085 A JP7164085 A JP 7164085A JP 7164085 A JP7164085 A JP 7164085A JP H0159078 B2 JPH0159078 B2 JP H0159078B2
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JP
Japan
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wire
flux
welding
linear
iron powder
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JP7164085A
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English (en)
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JPS61229495A (ja
Inventor
Tomoyuki Suzuki
Yoshinori Takemoto
Toshuki Izumi
Shigeru Kurihara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野] 本発明はアーク溶接用複合ワイヤに関する。 [従来の技術] アーク溶接用複合ワイヤは近年CO2溶接に用い
る単純断面形状の細径ワイヤを主体に急速に普及
して来た。この理由は細径ワイヤに比較的大きな
電流を流すため溶接能率が高くコスト低減効果が
大きいこと、また充填フラツクスの主成分をルチ
ールとしているためにすぐれたアーク特性とスラ
グ特性により安定したアークが保存されて良好な
溶接が容易に行なえることなどにある。特に立
向、上向溶接などが多く採用される造船業に於て
は本発明者らが先に開発した技術(特開昭57−
72795号)により複合ワイヤによるCO2溶接が、
下向溶接から、立向上進、立向下進、上向姿勢ま
で同一電流で容易にできるようになつたため、現
在では主要な溶接法として広く採用されている。 しかし、全姿勢溶接性を強調し、美麗な溶接ビ
ードを得るべく、溶融スラグの融点を高くしよう
とすると、必然的に充填フラツクスの成分も
TiO2、ZrO2、Al2O3、MgOといつた高融点酸化
物の配合比が高くならざるを得ないが、ワイヤの
断面が単純な形状の細径複合ワイヤでは、充填し
た高融点フラツクスが未容融のまま溶接時にアー
ク柱に突き出し、スパツタを多発させる原因とな
つている。この現象は全姿勢溶接時のアーク状態
を改良する目的でNa、K等のアーク安定剤を添
加した複合ワイヤで特に顕著である。 [発明が解決しようとする問題点] 本発明は上述した、従来のアーク溶接用複合ワ
イヤ使用時の、未溶融フラツクスの突出をなく
し、スパツタの発生を少なくするアーク溶接用複
合ワイヤの提供を目的とする。 [問題点を解決するための手段] 本発明に係るアーク溶接用複合ワイヤは長さ1
〜5mm、横断面積1×10-4〜0.2mm2である線状金
属粉を1〜20重量%(以下、%として表示する)
を、脱酸性元素とともに含有したフラツクスを金
属外皮に充填したことを特徴とする。 以下に本発明アーク溶接用複合ワイヤを上記構
成とした理由につき詳細に説明する。 既述した様に従来の全姿勢溶接用複合ワイヤは
ビード形成に於ては、溶融スラグの融点を高める
ことによつて凝固を速やかに進行させ、これによ
つて美麗な溶接ビードを得ようとしている。一
方、不自然な姿勢溶接に於て良好な溶接を行うた
めには溶接の移行性を改善する必要もあつて、ア
ルカリ金属、アルカリ土類金属を添加することに
よつて、アーク状態の改善の工夫がなされて来た
が、現実には高融点酸化物を多量に含有したフラ
ツクスに更にNa、K、Liといつたアーク安定剤
を添加するとアーク長は長くなり、金属外皮のみ
溶融して充填フラツクスが未溶融のまま残り、ス
パツタの発生原因となつていた。この問題を解決
するため本発明者らは高融点フラツクスを充填し
て美麗な溶接ビードの得られる複合ワイヤに於
て、スパツタの少ない良好な溶接を実現するため
に種々の研究を進めて来た。その結果特開昭58−
107296号公報で被覆アーク溶接棒の先端塗布材と
して利用された特殊な形状をした鉄粉をフラツク
ス中に適量添加することにより、未溶融フラツク
スの突出が解消され、スパツタを著しく減少させ
得るという知見を得て本発明を行つたものであ
る。 即ちルチール40%、珪砂3%、アルミナ7%、
酸化ジルコニウム7%、NaF1%、Fe−Si8%、
Fe−Mn20%、鉄粉25%なるフラツクスを基本と
し、このフラツクス中の鉄粉をバランサーとして
平均長さが3mm、横断面積0.01mm2である線状鉄粉
を0、0.5、1、5、10、15、20、25%含有した
フラツクスを配合し単純断面の軟鋼外皮にワイヤ
全重量に対し15%充填し、1.6mmφのCO2溶接用
の複合ワイヤを試作した。この試作ワイヤを用い
て250A−26VでV溝開先を立向上進溶接し、未
溶融フラツクスの突出し長さとスパツタ量を測定
した。尚、未溶融フラツクスの突出し長さは高速
度カメラによる写真撮影より求め、スパツタ量は
銅製容器で囲つて溶接することにより全量補集
し、1分間当たりの発生量として評価した。 調査結果を示す第1図によれば未溶融フラツク
スの突出し長さは線状鉄粉のフラツクス中への添
加量が1%で既にワイヤ径程度に減少し、5%の
添加でワイヤ径の1/2まで減少することが知られ
る。この傾向は線状鉄粉を25%まで添加しても変
らない。又、スパツタの発生量は未溶融フラツク
スの突出しがワイヤ径の1/2程度となる線状鉄粉
1%の添加で約40%減少し、5%の添加で約70%
も減少することが判つた。線状鉄粉を5%以上添
加してもスパツタの発生量はこれ以上顕著に減少
することはない。従つて、かかる鉄粉の添加の上
限は溶接性能の面からは特に制限すべき理由はな
いが、通常鉄粉に比べコスト高となること、また
フラツクスの流動性を損うため、フラツクスの充
填に支障を来すことがあるので添加の上限はフラ
ツクスの充填性を考慮して20%以下とする。 尚、線状鉄粉の長さは1〜5mmの範囲で効果が
大きい。長さが1mm以上あれば現在最も広く使用
されている1.2mmφの他1.6mmφの複合ワイヤに於
てもワイヤ外皮の内径は大略0.3〜0.4mmφである
から、線状金属粉がワイヤ金属外皮に充填された
ときの模式図である第2図に示すように、充填さ
れた線状金属粉(ここでは鉄粉)1はいずれの方
向をとつて分散充填されたとしても必ず金属外皮
3の内面に接して、線状金属粉外の充填フラツク
ス5を横断し、反対側の外皮内面に接する線状金
属粉(鉄粉)として存在する。また、同時に線状
鉄粉は網目状に交差して充填されるので外皮の外
側から溶接チツプによつて給電された電流は網目
状に分散された線状鉄粉にも流れるためアークは
充填フラツクスの中央からも発生することにな
る。この内部から発生するアークによつて充填フ
ラツクスが強制的に溶融されるため、未溶融フラ
ツクスの突出しは極めて少なくなるものと考えら
れる。この効果を発揮させるためには線状鉄粉の
長さは少なくとも1mm以上なくてはならない。一
方、長さが5mmを超すと線状粉同志がからみあつ
てフラツクスの充填性を著しく損なうので好まし
くない。従つて、本発明ワイヤに充填する線状鉄
粉の長さは1〜5mmの範囲とする。 線状鉄粉の横断面積は1×10-4〜0.2mm2の範囲
がよい。横断面積が1×10-4mm2未満では鉄粉が外
皮内面に接していても線状鉄粉に流れる電流が小
さすぎて充填されている高融点酸化物を溶融し得
るアークを発生させるには十分でない。一方、横
断面積が0.2mm2を超える太い線状鉄粉では、最終
ワイヤの外皮内径より太いため製線時に断線し易
い。生産性と溶接性を考慮して1×10-4〜0.2mm2
の範囲とするが、特に好ましい範囲は5×10-4
7×10-2mm2の範囲である。 上記の通り本発明者らは線状鉄粉を用いて複合
ワイヤのアーク現象の改善を図り、スパツタの減
少を達成したが、同様の効果が鉄粉のみでなく、
他の金属、例えばAl、Ni、Cu等によつても実現
できることを確認した。即ち、充填する線状金属
粉の材質は外皮と同一か電気抵抗の小さい金属と
することにより未溶融フラツクスの突出しの解消
とスパツタの減少を図ることができる。 なお、上記線状金属粉を含有したフラツクスの
金属外皮への添加はワイヤ全重量に対し、40%以
下が望ましい。線状金属粉を上記範囲で添加した
としても、フラツクスをワイヤ全重量に対し40%
を超して添加するとワイヤ断面積に対するフラツ
クスの占める比率が大きくなりすぎるため、未溶
融フラツクスの突き出しが著しくなるのでフラツ
クスの充填率は40%以下が望ましい。 本発明ワイヤに用いる脱酸性元素は通常Si、
Mnを基本とするが、この他必要に応じてAl、
Mg、Ti、Zr等を使用することもできる。これら
脱酸性元素の添加量はシールドガスの種類、適用
鋼種に応じて適宜増減すれば良い。 尚、本発明ワイヤは、ルチールを主成分とする
複合ワイヤが一般的であるが、半導体としての特
性が強いTi3O5を主成分とし、鉄酸化物を5〜20
%程度含有するチタンスラグを主成分とする複合
ワイヤに於てはアークの安定化効果が大きいので
線状金属粉の添加効果は特に大きいものがある。
この他、蛍石、弗化バリウム等の金属弗化物を主
成分とするフラツクスは、ルチール、アルミナ等
の高融点フラツクスにくらべ低融点であるが、こ
れら弗化物系複合ワイヤに於ても線状鉄粉添加に
よる未溶融フラツクスの突出し解消、スパツタの
減少に同様の効果のあることが判つた。 ワイヤの外皮断面形状は内部に折り込みを持た
ない単純形状の複合ワイヤに於て線状金属粉の添
加効果は特に顕著であるが、内部に折り込みを有
する複雑断面の複合ワイヤに於ても少なからぬ効
果を発揮するのでワイヤの外皮断面形状について
は特に限定するものではない。 [実施例] 本発明ワイヤの効果を実施例によつてさらに具
体的に説明する。 第1表に1.2mmφに試作したワイヤの構成を示
し、第2表に試験結果を示す。同表に於てNo.1、
2、4、5、6、9及び13は何れも比較例であ
り、No.3、7、8、10、11、12、及び14が本発明
の実施例である。比較例の内線状金属粉の長さが
5mmを超えているNo.5のワイヤと線状金属粉の長
さは1〜5mmの範囲にあるが、本発明の添加範囲
を超えて添加したNo.9のワイヤはフラツクスの流
動性が劣化したため金属外皮への充填は不安定と
なつた。また、No.4のワイヤは線状金属粉の径が
大きすぎるため、1.2mmφへの減径が困難であつ
た。従つて、No.4、5及び9のワイヤについては
溶接試験は実施しなかつた。 ワイヤの評価は240Aの上向すみ肉溶接を行な
い、未溶融フラツクスの突出し長さとスパツタの
発生量を測定することにより行なつた。尚、シー
ルドガスはNo.7のワイヤが80%Ar−20%CO2
他はCO2とした。 第2表の試験結果より、本発明になる複合ワイ
ヤはいずれも未溶融フラツクスの突き出し長さが
ワイヤ径と同程度以下になつたため、上向姿勢に
おいてもスパツタの発生は2g/分以下と極めて
少なくなつていることが判る。これに対し、長さ
の短い線状金属粉を添加したNo.1と13の比較ワイ
ヤでは未溶融フラツクスの突出しがワイヤ径の
1.5倍程度もあつて、スパツタの発生量は5g/
分以上と極めて多い。径の細に線状金属粉を添加
したNo.2のワイヤも未溶融フラツクスの突出し長
さはワイヤ径の1.3倍と長く、スパツタも多い。
長さ、径とも本発明の範囲にあるが線状金属粉の
添加量の少ないNo.6のワイヤは線状金属粉の効果
が十分発揮されておらず、スパツタの減少は見ら
れない。
【表】
【表】 ※ 比較例
【表】 [発明の効果] 以上の様に本発明になるアーク溶接用複合ワイ
ヤは従来問題とされていた複合ワイヤの未溶融フ
ラツクスの突出し現象を完全に解決することによ
つて、スパツタの大幅な減少をなし得たもので複
合ワイヤの一層の発展に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はフラツクス中線状鉄粉量と未溶融フラ
ツクスの突出し長さとスパツタ量の関係を示す
図。第2図は線状金属粉がワイヤ金属外皮中に充
填されたときの模式図である。 1……線状金属粉、3……外皮金属、5……充
填フラツクス(線状金属粉を除く)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 脱酸性元素と共に長さ1〜5mm、横断面積1
    ×10-4〜0.2mm2である線状金属粉を1〜20重量%
    含有したフラツクスを金属外皮に充填したことを
    特徴とするアーク溶接用複合ワイヤ。 2 前記第1項記載のアーク溶接用複合ワイヤに
    おいて、線状金属粉は金属外皮と同じか電気抵抗
    の小さい金属である。
JP7164085A 1985-04-04 1985-04-04 ア−ク溶接用複合ワイヤ Granted JPS61229495A (ja)

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JPS6397397A (ja) * 1986-10-14 1988-04-28 Nippon Steel Corp ア−ク溶接用複合ワイヤ

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